Електронний пристрій для контролю витрат рідини в трубопроводі

Виконала ст. гр. ЕП-09 Яремішена Наталія Науковий керівник Кравченко Юрій Степанович

Актуальність теми У промисловості, сільському господарстві при проведенні найрізноманітніших науково-

дослідних робіт, виробничих процесах потрібне вимірювання витрат рідин. Тому розвиток вимірювальної техніки, в тому числі і витратомірної, супроводжується постійним пошуком розумного компромісу між реалізованими властивостями приладів, технічними можливостями та економічною доцільністю. Найважливішим параметром витратомірів залишається чутливість вимірювання витрат рідини.

Мета дослідженняМетою роботи є пошук шляхів підвищення чутливості витратомірів рідини.Задачі дослідження:- проаналізувати стан питання щодо розробки та використання витратомірів рідини, розглянути їх

принцип дії, основні переваги та недоліки;- розробити структурну схему теплового витратоміра рідини та електричну принципову схему

вимірювального перетворювача витратоміра;- провести математичне моделювання;- розробити мікросхему вимірювального перетворювача витратоміра;- проаналізувати небезпечні та шкідливі виробничі фактори у приміщенні при досліджені даного

пристрою для контролю витрат рідини.

Публікації. За темою бакалаврської дипломної роботи були опубліковані:- тези доповіді на міжнародній науково-практичній конференції «Dny vĕdy-2013» (Praha, 2013);- тези доповіді на XLII науково-технічній конференції професорсько-викладацького складу,

співробітників та студентів університету з участю працівників науково-дослідних організацій та інженерно-технічних працівників підприємств м. Вінниця та області (Вінниця, 2013);

- наукова стаття в фаховому журналі.Робота захищена патентом України на корисну модель.

Тепловий витратомір із зовнішнім нагрівачем:

а) принципова схема, б) розподіл температури при

W=const

Різниця температур:

Залежність між величиною масових витрат Qм і різницею температур ∆T визначається з рівняння теплового балансу:

Електронний пристрій для контролю витрат рідини в трубопроводі:1 – трубопровід, 2 – перший термоперетворювач,

3 – другий термоперетворювач, 4 – дротовий нагрівач, 5, 6, 7 – резистори, 8 – частотний перетворювач

Електрична схема частотного перетворювача

Еквівалентна схема частотного перетворювача по постійному струму

I, А

U1, B

U1 = 1, 5 B

U2 = 2 B

Вольт-амперна характеристика частотного перетворювача

Нелінійна еквівалентна схема частотного перетворювача

Перетворена нелінійна еквівалентна схема частотного перетворювача

Залежність активної складової повного опору від

напруги живлення

Залежність реактивної складової повного опору

від напруги живлення

Функція перетворення

де

де

Залежність частоти генерації від витрат рідини в трубопроводі

ВИСНОВКИ1. Проведено аналіз існуючих методів та приладів для вимірювання витрат рідини в трубопроводі

та визначено, що одним із найбільш точних є тепловий метод, перевагами якого є можливість вимірювання невеликих витрат рідини, відносна простота та надійність. В той же час даний метод потребує певної модернізації, яка може бути пов’язана з наданням можливості передачі інформації про витрати рідини в трубопроводі, підвищенням рівня завадостійкості, а також введенням автоматизації процесу контролю, що можливо, наприклад, за рахунок введення принципу частотного перетворення аналогового сигналу.

2. Розроблено структурну схему теплового витратоміра з використанням частотного перетворення, принципову електричну схему частотного перетворювача. Створено математичну модель вимірюваного перетворювача та отримано графічні залежності вольт-амперної характеристики, повного опору та залежність частоти генерації від витрат рідини в трубопроводі. Встановлено, що зі зростанням витрат рідини від 0 до 120 л/хв зменшується частота генерації з 939 до 890 МГц.

3. Розроблено технологічний маршрут виготовлення частотного перетворювача за гібридною технологією та визначено переваги обраної технології, оскільки дана технологія є простішою та дешевшою, ніж інтегральна, забезпечуючи при цьому достатню точність. Розроблено топологію гібридної мікросхеми.

4. Проаналізовано небезпечні та шкідливі виробничі фактори у приміщенні при досліджені даного пристрою для контролю витрат рідини. Запропоновані рекомендації щодо покращення умов праці.